电解质中的电流

电解质中的电流总是与物质的转移有关。例如，在金属和半导体中，当电流通过它们时，物质不会转移，因为在这些介质中，电子和空穴是载流子，但在电解质中它们会转移。这是因为在电解质中，物质的带正电和带负电的离子充当自由电荷的载体，而不是电子或空穴。

许多金属的熔融化合物以及一些固体都属于电解质。但在技术上广泛应用的这类导体的主要代表是无机酸、碱和盐的水溶液。

当电流通过电解质介质时，该物质会释放到电极上。这种现象称为 电解…当电流通过电解质时，物质中带正电和带负电的离子同时沿相反方向移动。

带负电的离子（阴离子）冲向电流源的正极（阳极），带正电的离子（阳离子）冲向其负极（阴极）。

酸、碱和盐的水溶液中的离子源是中性分子，其中一些在施加的电力作用下分裂。这种分裂中性分子的现象称为电解解离。例如，氯化铜 CuCl2 在水溶液中分解为氯离子（带负电）和铜（带正电）。

当电极连接到电流源时，电场开始作用于溶液或熔体中的离子，因为氯阴离子移动到阳极（正电极），铜阳离子移动到阴极（负电极）。

到达负电极后，带正电的铜离子被阴极上的过量电子中和，成为沉积在阴极上的中性原子。到达正电极后，带负电荷的氯离子在与阳极上的正电荷相互作用期间各提供一个电子。在这种情况下，形成的中性氯原子成对结合形成Cl2分子，氯气在阳极以气泡的形式释放出来。

通常，电解过程伴随着解离产物的相互作用（这称为二次反应），此时释放在电极上的分解产物与溶剂相互作用或直接与电极材料相互作用。以硫酸铜水溶液（硫酸铜 - CuSO4）的电解为例。在这个例子中，电极将由铜制成。

硫酸铜分子解离形成带正电荷的铜离子Cu + 和带负电荷的硫酸根离子SO4-。中性铜原子作为固体沉积物沉积在阴极上。这样就得到了化学纯的铜。

硫酸根离子给正极两个电子，成为中性自由基SO4，立即与铜阳极发生反应（二次阳极反应）。阳极的反应产物是硫酸铜，它进入溶液。

原来，当电流通过硫酸铜水溶液时，铜阳极只是逐渐溶解，铜沉淀在阴极上，在这种情况下，硫酸铜水溶液的浓度没有变化。

1833年，英国物理学家迈克尔·法拉第在实验工作中，确立了电解定律，现以他的名字命名。

法拉第定律允许您确定在电解过程中释放到电极上的初级产品的数量。该定律规定如下：“电解过程中在电极上释放的物质的质量 m 与通过电解液的电荷 Q 成正比。”

该公式中的比例因子k称为电化学当量。

电解过程中释放到电极上的物质的质量等于到达该电极的所有离子的总质量：

公式中包含离子的电荷量q0和质量m0，以及通过电解液的电荷Q，N是电荷Q通过电解液时到达电极的离子数。因此，离子的质量m0与其电荷q0的比值称为k的电化学当量。

由于离子的电荷在数值上等于物质的化合价与基本电荷的乘积，因此化学当量可以用以下形式表示：

其中：Na为阿伏加德罗常数，M为物质的摩尔质量，F为法拉第常数。

事实上，法拉第常数可以定义为必须通过电解质才能在电极上释放一摩尔单价物质的电荷量。法拉第电解定律采用以下形式：

电解现象在现代生产中得到广泛应用。例如，铝、铜、氢气、二氧化锰和过氧化氢在工业上都是通过电解生产的。许多金属是从矿石中提取并通过电解（电解精炼和电解提取）进行加工的。

另外，由于电解， 化学电流源…电解用于废水处理（电萃取、电凝、电浮选）。许多物质（金属、氢、氯等）都是通过电解获得的 用于电镀和电镀。

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